Visualisation 3D de la vascularisation cérébrale par microscopie à deux photons

Le sang est un milieu liquide complexe responsable à la fois de l'acheminement de l'oxygène et des nutriments vers les différentes cellules, mais aussi de l'élimination des déchets générés par le métabolisme de ces dernières. Chez les vertébrés, le sang est composé de cellules que sont les globules rouges, les globules blancs et les thrombocytes ou plaquettes en suspension dans le plasma. On trouve aussi dans ce dernier des protéines comme l'albumine, du glucose et des hormones.

Le système vasculaire peut connaître des dysfonctionnements et provoquer des ischémies transitoires ou permanentes ; ainsi l'infarctus du myocarde ou les accidents vasculaires cérébraux (AVC) entraînent souvent la nécrose d'une partie des cellules qui n'ont plus été oxygénées correctement. Le système vasculaire peut également subir de profondes réorganisations autour et dans les tumeurs cancéreuses avec la création d'un réseau vasculaire dense et ramifié, processus connu sous le terme de « néoangiogénèse ».

Le cerveau est un organe dont le réseau vasculaire est extrêmement dense et complexe. Les techniques de visualisation du système vasculaire, cérébral en particulier, sont donc des outils incontournables des sciences biomédicales, utilisés aussi bien dans un contexte de diagnostic chez l'homme que de recherche fondamentale sur l'animal.

Les techniques actuellement utilisées pour la visualisation des vaisseaux sanguins chez l'homme sont l'angiographie par tomodensitométrie (angioCT) ou par imagerie par résonance magnétique (IRM). Ces techniques sont certes non invasives, mais ne permettent pas une résolution à l'échelle microscopique.

Pour des applications nécessitant de telles résolutions, la microscopie optique de fluorescence à deux photons constitue un outil de premier plan. Dans cet article, nous passerons en revue les avantages et limites de cette technique, définirons son domaine d'utilisation, avant de présenter en détail le dispositif mis en œuvre pour l'acquisition des images et le type d'agents de contraste utilisés.